卸船机作为散货物料装卸的装备,在港口散货物料装卸中起到了非常重要的作用。随着国际散货运输船逐步向超大型轮船发展,卸船机也越来越大型化。大型化就意味着整机重量的提升和材料使用的增加,进而导致成本的大幅上升。因此,针对卸船机进行轻量化设计是一项非常重要的课题。本文以2500t/h桥式抓斗卸船机为研究对象,建立了有限元模型,提出了基于正交试验法的卸船机结构优化方法和卸船机的参数化建模方法,开发了基于上述方法的软件。本文的研究工作主要包括以下几个方面：首先,提出了一种基于正交试验法的卸船机结构优化方法,即通过不断迭代的正交试验来寻找卸船机结构参数的最优组合。传统的优化方法在解决卸船机的结构优化问题时,需要大量的调用有限元计算程序,而基于正交试验法的结构优化方法需要的有限元计算次数较少,可以大大减少调用有限元计算的次数,因而可以减少优化过程所需的时间。该方法可以很有效的实现卸船机的轻量化设计,并在计算时间上有非常明显的优势。其次,建立了卸船机的有限元模型。通过分析卸船机的结构特点以及工况、载荷,在此基础上提出了有限元建模的方法,最终建立了卸船机的有限元模型。通过模型计算数据与参考数据的比较,证明了该模型的准确性,可以用于对卸船机的仿真计算。第三,提出了卸船机参数化建模的方法。参数化建模是提高建模效率的非常重要的方法,建模时,它能减少需要输入的参数；修改模型时,只需要修改对应的参数就可以得到新的模型。最后,开发了卸船机参数化建模及结构优化的软件。该软件提供两方面的功能,一是卸船机参数化建模的功能,在界面上输入建模参数即可实现卸船机的建模功能；二是卸船机结构优化功能,利用基于正交试验法的结构优化方法可以实现卸船机的结构轻量化目标。通过案例分析表明,该结构优化方法可以将卸船机的结构重量降低53.66吨,相对卸船机整机减重2.8%。